DE102004009611B4 - Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter - Google Patents

Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter Download PDF

Info

Publication number
DE102004009611B4
DE102004009611B4 DE102004009611A DE102004009611A DE102004009611B4 DE 102004009611 B4 DE102004009611 B4 DE 102004009611B4 DE 102004009611 A DE102004009611 A DE 102004009611A DE 102004009611 A DE102004009611 A DE 102004009611A DE 102004009611 B4 DE102004009611 B4 DE 102004009611B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
analog
signal
sigma
digital converter
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102004009611A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102004009611A1 (en
Inventor
Dieter Draxelmayr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102004009611A priority Critical patent/DE102004009611B4/en
Priority to CNB2005100656223A priority patent/CN100517977C/en
Priority to US11/067,602 priority patent/US7142143B2/en
Publication of DE102004009611A1 publication Critical patent/DE102004009611A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102004009611B4 publication Critical patent/DE102004009611B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/30Delta-sigma modulation
    • H03M3/322Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M3/368Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise other than the quantisation noise already being shaped inherently by delta-sigma modulators
    • H03M3/37Compensation or reduction of delay or phase error
    • H03M3/372Jitter reduction
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/30Delta-sigma modulation
    • H03M3/458Analogue/digital converters using delta-sigma modulation as an intermediate step
    • H03M3/464Details of the digital/analogue conversion in the feedback path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung eines analogen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal (D) mit:
(a) mindestens einem analogen Integrator (3), der einen Operationsverstärker (7) aufweist, welcher ein Differenzsignal zwischen dem analogen Eingangssignal und einem analogen Rückkoppelsignal integriert;
(b) einem durch ein Taktsignal (CLK) getakteten Quantisierer (12), der das durch den Integrator (3) abgegebene integrierte analoge Signal zur Erzeugung des digitalen Ausgangssignals (D) quantisiert; und
(c) mit einem Referenzkondensator (28), gekennzeichnet durch,
(d) eine zu dem Referenzkondensator (28) in Reihe schaltbare Stromquelle (31),
wobei durch die Stromquelle (31) in Abhängigkeit eines logischen Zustandes des digitalen Ausgangssignals (D) zum kontinuierlichen Laden des Referenzkondensators (28) auf eine Referenzspannung eine konstante Ladung (Q) verschoben wird,
wobei durch den kontinuierlichen Ladevorgang an dem Referenzkondensator (28) Spannungssprünge (ΔU) an einem Signaleingang (6) des in dem analogen Integrator (3) vorgesehenen Operationsverstärkers (7) vermieden werden.
Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter for converting an analog input signal into a digital output signal (D) with:
(a) at least one analogue integrator (3) having an operational amplifier (7) which integrates a differential signal between the analogue input signal and an analogue feedback signal;
(b) a quantizer (12) clocked by a clock signal (CLK) which quantizes the integrated analog signal output by the integrator (3) to produce the digital output signal (D); and
(c) with a reference capacitor (28), characterized by,
(d) a current source (31), which can be connected in series with the reference capacitor (28),
wherein a constant charge (Q) is shifted by the current source (31) in response to a logic state of the digital output signal (D) for continuously charging the reference capacitor (28) to a reference voltage,
wherein voltage jumps (ΔU) at a signal input (6) of the operational amplifier (7) provided in the analog integrator (3) are avoided by the continuous charging process on the reference capacitor (28).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft einen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung eines analogen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal.The The invention relates to a time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter for converting an analog input signal to a digital output signal.

Die ”LUH L. et al.: Feed-Forward Gain Compensation for CMOS Continuous-Time ΣΔ Modulators. In: The 6th IEEE International Conference an Electronics, Circuits and Systems, 5–8 Sept. 1999, Vol. 3” beschreibt zwei unterschiedliche Vorwärtsschub-Kompensationsschemen, wovon eine Referenzstromgeneratoren aufweist, und die andere spannungskontrollierte Spannungs-/Stromkonverter aufweist. Ferner werden Schaltungsdesign und Leistungsbegrenzungen beschrieben.The "LUH L. et al .: Feed-Forward Gain Compensation for CMOS Continuous-Time ΣΔ Modulators. In: The 6 th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, 5-8 Sept. 1999, Vol. 3 "describes two different feed forward compensation schemes, one of which has reference current generators, and the other has voltage controlled voltage / current converters. Furthermore, circuit design and power limitations are described.

Die ”Gerfers F. et al.: A Clock Jitter Insensitive Multibit DAC Architecture for High-Performance Low-Power Continuous-Time ΣΔ Modulators. In: Proceedings of the 2003 10th IEEE International Conference an Electronics, Circuits and Systems, 14–17 Dec. 2003, Vol. 3” beschreibt das Design einer Multibit-Digital/Analog Wandler-Topologie, welche bezüglich Taktflackern unempfindlich ist.The "Gerfers F. et al .: A Clock Jitter Insensitive Multibit DAC Architecture for High-Performance Low-Power Continuous-Time ΣΔ Modulators. In: Proceedings of the 2003 10 th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, 14-17 Dec. 2003, Vol. 3 "describes the design of a multi-bit digital / analog converter topology that is insensitive to clock flicker.

Die ”Ortmanns, M. et al.: A Continuous-Time Sigma-Delta Modulator with Switched Capacitor Controlled Current Mode Feedback. In: Solid-State Circuits Conference, 2003. ESSCIRC '03. Proceedings of the 29th European; Sept. 2003” beschreibt eine Technik zur Reduktion der Empfindlichkeit bezüglich Taktflackern in zeitkontinuierlichen Sigma-Delta Modulatoren.Ortmanns, M. et al .: A Continuous-Time Sigma-Delta Modulator with Switched Capacitor Controlled Current Mode Feedback. In: Solid State Circuits Conference, 2003. ESSCIRC '03. Proceedings of the 29 th European; Sept. 2003 "describes a technique for reducing sensitivity to clock flicker in continuous-time sigma-delta modulators.

1 zeigt einen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach dem Stand der Technik. Der herkömmliche Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler wandelt ein analoges Eingangssignal zunächst in einem Sigma-Delta-Pulsdichtemodulator in eine hochfrequente serielle Bitfolge mit üblicherweise ein Bit Auflösung um, d. h. in einen hochfrequenten grob quantisierten Abtastwert. Durch anschließende digitale Tiefpassfilterung wird das Modulator-Ausgangssignal in hoch auflösende Parallelworte, die eine wesentlich geringere Abtastrate aufweisen, umgewandelt. Die Energie des Quantisierungsrauschens wird durch die Überabtastung gleichmäßig auf ein breites Frequenzband verteilt. 1 shows a time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to the prior art. The conventional sigma-delta analog-to-digital converter first converts an analog input signal in a sigma-delta pulse density modulator into a high-frequency serial bit sequence, usually one bit resolution, ie a high-frequency coarse quantized sample. Subsequent digital low-pass filtering converts the modulator output into high-resolution parallel words that have a much lower sampling rate. The energy of the quantization noise is distributed evenly over a wide frequency band by oversampling.

Ein Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler (ΣΔADC) besteht aus zwei Hauptbestandteilen, nämlich aus einem Delta-Sigma-Modulator und einem digitalen Filter. Zunächst wird eine Analog-Digital-Umsetzung mit niedriger Auflösung, beispielsweise mit einem Bit Auflösung ausgeführt und anschließend wird das Quantisierungsrauschen mit digitaler Filterung stark reduziert.One Sigma-delta analog-to-digital converter (ΣΔADC) consists of two main components, namely from a delta-sigma modulator and a digital filter. First is a low-resolution analog-to-digital conversion, for example with a bit resolution accomplished and subsequently the quantization noise with digital filtering is greatly reduced.

Der Sigma-Delta-Modulator nach dem Stand der Technik, wie er in 1 dargestellt ist, weist eine Rückkopplungsschleife auf, die einen Subtrahierer, einen Integrator, einen groben Quantisierer bzw. Komparator und einen Digital-Analog-Umsetzer im Rückkopplungszweig umfasst. Der Quantisierer besteht aus einem Analog-Digital-Umsetzer (ADC) mit niedriger Auflösung aber hoher Abtastrate, der ein digitales Ausgangssignal liefert. Der im Rückkopplungszweig vorgesehene Digital-Analog-Umsetzer (DAC) erzeugt aus der digitalen Ausgangssignalfolge ein quantisiertes Analogsignal bzw. Approximati onssignal, das an dem Subtrahierer von dem Analogeingangssignal subtrahiert wird. Bei einer einfachen schaltungstechnischen Realisierung erfolgt die Digitalisierung bzw. Quantisierung lediglich mit ein Bit Auflösung, wobei der Quantisierer durch einen einfachen Schwellenwertdetektor bzw. Analogkomparator realisiert wird. In der Rückkopplungsschleife wird das Approximationssignal mit dem analogen Eingangssignal verglichen und die Differenz wird integriert dem Quantisierer zugeführt. Durch die Regelschleife wird der arithmetische Mittelwert der Approximationsspannung dem Mittelwert der Eingangsspannung nachgeführt.The sigma-delta modulator of the prior art, as in 1 has a feedback loop comprising a subtractor, an integrator, a coarse quantizer and a digital-to-analog converter in the feedback branch. The quantizer consists of an analog-to-digital converter (ADC) with low resolution but high sampling rate, which provides a digital output signal. The digital-to-analog converter (DAC) provided in the feedback branch generates from the digital output signal sequence a quantized analog signal or approximation signal which is subtracted from the analog input signal at the subtractor. In a simple circuit implementation, the digitization or quantization is carried out with only one bit resolution, wherein the quantizer is realized by a simple threshold detector or analog comparator. In the feedback loop, the approximation signal is compared with the analog input signal and the difference is fed to the quantizer in an integrated fashion. The control loop tracks the arithmetic mean of the approximation voltage to the mean value of the input voltage.

2 zeigt einen schaltungstechnisch einfach aufgebauten Sigma-Delta-Modulator nach dem Stand der Technik. Der Integrator ist dabei durch einen Operationsverstärker realisiert, dessen Ausgang über einen Kondensator an den invertierenden Signaleingang des Operationsverstärkers rückgekoppelt ist. Der Ausgang des Integrationsverstärkers gibt das integrierte Signal an den Eingang eines Schwellenwertkomparators ab, der ein digitales Ausgangssignal mit ein Bit Auflösung liefert. Das digitale Ausgangssignal wird über einen Inverter und über einen Widerstand R an einen Summationsknoten rückgekoppelt, der mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist. 2 shows a structurally simple sigma-delta modulator according to the prior art. The integrator is implemented by an operational amplifier whose output is fed back via a capacitor to the inverting signal input of the operational amplifier. The output of the integration amplifier outputs the integrated signal to the input of a threshold comparator, which provides a one bit resolution digital output signal. The digital output signal is fed back via an inverter and via a resistor R to a summing node, which is connected to the inverting input of the operational amplifier.

Die Hauptschwierigkeit bei der Realisierung von Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlern besteht in der Generierung des an den Integrator rückgekoppelten analogen Rückkoppelsignals. Das von dem Digital-Analog-Umsetzer DAC abgegebene analoge Rückkoppelsignal sollte das digitale Ausgangssignal möglichst genau abbilden. Bei einem herkömmlichen Sigma-Delta-Modulator nach dem Stand der Technik, wie er in den 1 und 2 dargestellt ist, wird ein logisch hohes Datenbit des digitalen Ausgangssignals (HIGH) als eine erste Referenzspannung (z. B. VRef1 = 1 Volt) an den invertierenden Signaleingang des Operationsverstärkers angelegt und ein logisch niedriges Signal (low) des digitalen Ausgangssignals wird als eine zweite Referenzspannung (z. B. VRef2 = 0 Volt) an den invertierenden Signaleingang des Operationsverstärkers rückgekoppelt.The main difficulty in the realization of sigma-delta analog-to-digital converters is the generation of the fed back to the integrator analog feedback signal. The analogue feedback signal output by the digital-to-analog converter DAC should map the digital output signal as accurately as possible. In a conventional sigma-delta modulator according to the prior art, as in the 1 and 2 is shown, a logic high data bit of the digital output signal (HIGH) as a first reference voltage (eg, V Ref 1 = 1 volt) is applied to the inverting signal input of the operational amplifier and a logic low signal (low) of the digital output signal is applied as a second reference voltage (eg, V Ref 2 = 0 volts) fed back the inverting signal input of the operational amplifier.

3 zeigt zwei an den Signaleingang des Integrators I rückgekoppelte Approximationssignale, die unterschiedlichen Bitfolgen des Ausgangssignals entsprechen. Die erste Datenbitfolge „0 1 0 1” und die zweite Datenbitfolge „0 1 1 0” werden bei den in 3 dargestellten Rückkoppelsignalen als NRZ(Non Return to Zero)-Datensignale an den Integrator I rückgekoppelt. Wie man aus dem Vergleich der 3a und 3b erkennen kann, ist das Spannungsintegral der beiden Rückkopplungssignale, das der dem Integrator I zugeführten bzw. von dem Integrator I abgezogenen Ladung Q entspricht, für die beiden unterschiedlichen Datenbitfolgen unterschiedlich, obwohl sie idealerweise gleich zu sein haben, um eine vollständige Linearität des Analog-Digital-Wandlers ADC zu gewährleisten. Zur Steigerung der Linearität wird daher das Approximationssignal, wie in den 4a, 4b dargestellt als RZ (Return to Zero) Signal rückgekoppelt. Wie man aus den 4a, 4b erkennen kann, ist das Spannungsintegral, welches der zu/von dem Integrator I verschobenen Ladung Q entspricht, für beide Datenbitfolgen gleich, so dass die Linearität des Analog-Digital-Wandlers im Vergleich zu den in den 3a, 3b dargestellten zurückgekoppelten Approximationssignalen stark verbessert ist. 3 shows two feedback signals fed back to the signal input of the integrator I, which correspond to different bit sequences of the output signal. The first data bit sequence "0 1 0 1" and the second data bit sequence "0 1 1 0" are used in the in 3 Feedback signals fed back as NRZ (Non Return to Zero) data signals to the integrator I. How to compare from the 3a and 3b can recognize, the voltage integral of the two feedback signals corresponding to the charge Q fed to the integrator I and / or subtracted from the integrator I is different for the two different data bit sequences, although ideally they are to be equal to a complete linearity of the analog-digital -Wanderlers ADC guarantee. To increase the linearity is therefore the approximation signal, as in the 4a . 4b shown as RZ (Return to Zero) signal fed back. How to get out of the 4a . 4b can recognize, the voltage integral, which corresponds to the charge Q shifted to / from the integrator I, is the same for both data bit sequences, so that the linearity of the analog-to-digital converter in comparison to that in the 3a . 3b shown feedback feedback signals is greatly improved.

Der Nachteil bei den in den 4a, 4b dargestellten Approximationssignalen besteht jedoch darin, dass sie besonders empfindlich gegenüber einem zeitlichen Schwanken (Clock Jitter) des Taktsignals (CLK) sind. Dies liegt daran, dass die Signalpulslänge bei den RZ-Approximationssignalen gemäß 4 im Vergleich zu den NRZ-Approximationssignalen, wie sie in den 3a, 3b dargestellt sind, verringert ist, so dass sich ein zeitliches Schwanken der Signalflanken stärker auf die verschobene Ladung Q bzw. das Spannungsintegral auswirkt.The disadvantage with in the 4a . 4b However, the approximation signals shown are that they are particularly sensitive to a clock jitter of the clock signal (CLK). This is because the signal pulse length in the RZ approximation signals according to 4 compared to the NRZ approximation signals, as described in the 3a . 3b are reduced, so that a temporal fluctuation of the signal edges has a stronger effect on the shifted charge Q or the voltage integral.

Zur Verringerung der Sensitivität von zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Umsetzern gegenüber Taktschwankungen (Clock Jitter) werden daher verstärkt geschaltete Kondensatoren in dem Rückkoppelzweig des Sigma-Delta-Modulators eingesetzt, wie in 5 dargestellt ist. Ein Schalter S wird durch das Taktsignal CLK angesteuert und schaltet einen Referenzkondensator CRef abwechselnd an eine Referenzspannung (Ground) und an den invertierenden Signaleingang des Operationsverstärkers. Der Komparatorausgang ist über eine Steuerlogik an einen Inverter INV und einen Referenzwiderstand RRef an den Referenzkondensator CRef angeschlossen. Der Referenzkondensator CREF wird mit dem entsprechendem digitalem Ausgangssignal in einer ersten Taktphase vorgeladen und transferiert in einer zweiten Taktphase, wenn der Schalter S den Referenzkondensator CREF an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers schaltet, ein Ladungspaket Q = C·ΔU zum Integrator. In der zweiten Taktphase werden Ladungspakete mit konstanter Ladung Q verschoben, wobei die Richtung der Ladungsverschiebung davon abhängt, ob der Inverter eine fallende oder steigende Signalflanke von der Steuerlogik erhält. Das Umladen des Kondensators CREF erfolgt mit einer exponentiell abfallenden Signalflanke, deren Zeitkonstante T = RRef × CRef beträgt. Aufgrund der abfallenden Signalimpulsform verändert sich die pro Taktzyklus T verschobene Ladung Q bei auftretendem Taktjitter nur geringfügig, so dass die Linearität des zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers gemäß 5 bei auftretendem Taktjitter im Vergleich zu den in 1 und 2 dargestellten Analog-Digital-Wandlern weniger empfindlich gegenüber Taktschwankungen ist.To reduce the sensitivity of continuous-time sigma-delta analog-to-digital converters to clock jitter, therefore, more switched capacitors are used in the feedback branch of the sigma-delta modulator, as in FIG 5 is shown. A switch S is driven by the clock signal CLK and switches a reference capacitor C Ref alternately to a reference voltage (ground) and to the inverting signal input of the operational amplifier. The comparator output is connected via a control logic to an inverter INV and a reference resistor R Ref to the reference capacitor C Ref . The reference capacitor C REF is precharged with the corresponding digital output signal in a first clock phase and transferred in a second clock phase, when the switch S switches the reference capacitor C REF to the inverting input of the operational amplifier, a charge packet Q = C · ΔU to the integrator. In the second clock phase, charge charge packets Q are shifted, the direction of charge shift depending on whether the inverter receives a falling or rising signal edge from the control logic. The reloading of the capacitor C REF takes place with an exponentially falling signal edge whose time constant T = R Ref × C Ref . Due to the falling signal pulse shape, the charge Q shifted per clock cycle T changes only slightly when the clock jitter occurs, so that the linearity of the time-continuous sigma-delta analog-digital converter according to FIG 5 when occurring clock jitter in comparison to the in 1 and 2 illustrated analog-to-digital converters is less sensitive to clock fluctuations.

6 zeigt einen weiteren Sigma-Delta-Modulator nach dem Stand der Technik, der einen geschalteten Kondensator im Rückkoppelzweig (Switched Capacitor) einsetzt. Zwei Schalter S1, S2 werden durch eine Schaltersteuerlogik in Abhängigkeit von dem digitalen Ausgangssignal eines Komparators angesteuert. 6 shows a further sigma-delta modulator according to the prior art, which uses a switched capacitor in the feedback branch (Switched Capacitor). Two switches S1, S2 are driven by switch control logic in response to the digital output of a comparator.

In einem ersten logischen Zustand (D = 1) des digitalen Ausgangssignals D werden die beiden Schalter S1, S2 gleichphasig geschaltet, d. h. die beiden Schalter S1, S2 schalten den Referenzkondensator CRef zum gleichen Zeitpunkt an Masse (GND) und in der nächsten Taktphase einerseits an den invertierenden Signaleingang des Operationsverstärkers und an eine Referenzspannungsquelle, die eine Referenzspannung VRef liefert. In der ersten Taktphase, wenn sich beide Schalter S1, S2 in der linken Schaltstellung befinden, wird der Referenzkondensator CREF entladen. In der zweiten Taktphase wird eine Ladung Q = CRef × Δu = CRef × (VRef – VGND) zu dem Integrator I verschoben.In a first logic state (D = 1) of the digital output signal D, the two switches S1, S2 are switched in-phase, ie the two switches S1, S2 switch the reference capacitor C Ref at the same time to ground (GND) and in the next clock phase on the one hand to the inverting signal input of the operational amplifier and to a reference voltage source which supplies a reference voltage V ref . In the first clock phase, when both switches S1, S2 are in the left switching position, the reference capacitor C REF is discharged. In the second clock phase, a charge Q = C Ref × Δu = C Ref × (V Ref -V GND ) is shifted to the integrator I.

Gibt der Komparator ein Ausgangsdatenbit D mit einem niedrigen logischen Wert ab (D = 0), werden die beiden Schalter S1, S2 antiparallel bzw. gegenphasig betrieben, wobei in einer ersten Taktphase der Schalter S1 den Referenzkondensator CREF mit Masse (GND) verbindet und der Schalter S2 den Referenzkondensator CREF an die Spannungsquelle schaltet, so dass der Referenzkondensator CREF aufgeladen wird. Anschließend verbindet in einer zweiten Taktphase der Schalter S1 den Referenzkondensator CREF mit dem Integrator I und der Schalter S2 schaltet den Referenzkondensator CREF an Masse (GND), so dass sich der aufgeladene Kondensator CREF über den Schalter S2 entlädt und eine Ladung Q = C × Δu von dem Eingang des Integrators I abzieht. Ist das logische Ausgangsdatenbit D des Komparators logisch hoch (D = 1), wird bei einem gleichphasigen Schalten der Schalter S1, S2 in einem Taktzyklus T ein Ladungspaket Q an den Integrator I abgegeben. Ist umgekehrt das Datenbit D logisch niedrig (D = 0) wird ein Ladungspaket Q aufgrund des gegenphasigen Betriebs der Schalter S1, S2 von dem Integrator I in einem Taktzyklus T abgezogen.If the comparator outputs an output data bit D with a low logic value (D = 0), the two switches S1, S2 are operated antiparallel or in antiphase, wherein in a first clock phase, the switch S1 connects the reference capacitor C REF to ground (GND) and the switch S2 switches the reference capacitor C REF to the voltage source, so that the reference capacitor C REF is charged. Subsequently, in a second clock phase, the switch S1 connects the reference capacitor C REF to the integrator I and the switch S2 switches the reference capacitor C REF to ground (GND), so that the charged capacitor C REF discharges via the switch S2 and subtracts a charge Q = C × Δu from the input of the integrator I. If the logical output data bit D of the comparator logic high (D = 1), the switch S1, S2 in a clock cycle T a charge packet Q is delivered to the integrator I in an in-phase switching. Conversely, if the data bit D is logic low (D = 0), a charge packet Q is subtracted from the integrator I in a clock cycle T due to the anti-phase operation of the switches S1, S2.

Die in den 5, 6 dargestellten Sigma-Delta-Modulatoren nach dem Stand der Technik vermindern zwar die Taktschwankungsempfindlichkeit erheblich, jedoch weisen sie den erheblichen Nachteil auf, dass es an dem Signaleingang des In tegrators I zu erheblichen Spannungssprüngen Δu kommt. Daher benötigen die in den 5, 6 dargestellten Sigma-Delta-Modulatoren nach dem Stand der Technik Operationsverstärker, die besonders schnell arbeiten. Derartige Operationsverstärker benötigen allerdings einen sehr hohen Versorgungsstrom.The in the 5 . 6 Although the sigma-delta modulators according to the prior art reduce the clock fluctuation sensitivity considerably, they have the considerable disadvantage that significant voltage jumps Δu occur at the signal input of the integrator I. Therefore, the need in the 5 . 6 Prior art sigma-delta modulators are operational amplifiers that operate very fast. However, such operational amplifiers require a very high supply current.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung eines analogen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal zu schaffen, der unempfindlich gegenüber einem zeitlichen Schwanken des Taktsignals Clk ist und der gleichzeitig nur einen geringen Versorgungsstrom benötigt.It Therefore, the object of the present invention, a time-continuous Sigma-delta analog-to-digital converter for converting an analog Input signal to create a digital output signal, the insensitive to a temporal fluctuation of the clock signal Clk and the same time only a small supply current needed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.These Task is achieved by a time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter with solved specified in claim 1 features.

Die Erfindung schafft einen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung eines analogen Eingangsignals in ein digitales Ausgangssignal mit
mindestens einem analogen Filter, das das an einem Signaleingang des analogen Filters anliegende analoge Eingangssignal filtert,
einem durch ein Taktsignal (CLK) getakteten Quantisierer, der das durch das Filter abgegebene gefilterte analoge Signal zur Erzeugung des digitalen Ausgangssignals (D) quantisiert und
mit
mindestens einem Referenzkondensator (CREF), der durch eine Stromquelle zur Verschiebung einer konstanten Ladung (Q) zu/von dem Signaleingang des analogen Filters auf eine Referenzspannung (VRef) kontinuierlich aufladbar ist, so dass an dem Signaleingang des analogen Filters keine Spannungssprünge auftreten.
The invention provides a time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter for converting an analog input signal into a digital output signal
at least one analog filter that filters the analog input signal applied to a signal input of the analog filter,
a quantizer clocked by a clock signal (CLK) which quantizes the filtered analog signal output by the filter to produce the digital output signal (D) and
With
at least one reference capacitor (C REF ), which is continuously charged by a current source for shifting a constant charge (Q) to / from the signal input of the analog filter to a reference voltage (V Ref ), so that no voltage jumps occur at the signal input of the analog filter ,

Bei einer Eingangsstufe des analogen Filters handelt es sich vorzugsweise um einen Integrator.at An input stage of the analog filter is preferably around an integrator.

Bei bevorzugten Ausführungsformen des zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers gemäß der Erfindung erfolgt die Verschiebung der konstanten Ladung (Q) zu/von dem Signaleingang des analogen Filters in Abhängigkeit von dem digitalen Ausgangssignal (D) des Quantisierers.at preferred embodiments the time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to the invention the displacement of the constant charge (Q) to / from the signal input occurs of the analog filter in dependence from the digital output signal (D) of the quantizer.

Dabei wird vorzugsweise in einem ersten logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals (D = 1) die konstante Ladung (Q) zu dem Signaleingang des analogen Filters verschoben und in einem zweiten logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals (D = 0) die konstante Ladung (Q) von dem Signaleingang des analogen Filters abgezogen.there is preferably in a first logical state of the digital Output signal (D = 1) the constant charge (Q) to the signal input of the analog filter and in a second logic state of the digital output signal (D = 0) the constant charge (Q) of subtracted from the signal input of the analog filter.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der erfindungsgemäße zeitkontinuierliche Sigma-Delta-Analog-Digital-Windler eine zweite Stromquelle, durch die der Referenzkondensator (CREF) zum Entzug einer konstanten Ladung (Q) von dem Signaleingang des analogen Filters kontinuierlich auf eine zweite Referenzspannung ladbar ist.In a preferred embodiment, the time-continuous sigma-delta analog-digital windler according to the invention comprises a second current source through which the reference capacitor (C REF ) for the withdrawal of a constant charge (Q) from the signal input of the analog filter can be continuously loaded to a second reference voltage ,

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers weist der Quantisierer mehrere Quantisierungsstufen auf.at a particularly preferred embodiment the continuous-time invention Sigma-delta analog-to-digital converter the quantizer has several quantization levels.

Die Rückführung des Quantisierungssignals erfolgt dabei vorzugsweise über mehrere parallel verschaltete Kondensatorzweige.The Return of the Quantization signal is preferably carried out over several parallel-connected capacitor branches.

Der Referenzkondensator (CREF) ist vorzugsweise über einen ersten steuerbaren Schalter an den Signaleingang des analogen Filters schaltbar.The reference capacitor (C REF ) is preferably switchable via a first controllable switch to the signal input of the analog filter.

Der Referenzkondensator (CREF) ist vorzugsweise über einen zweiten steuerbaren Schalter an die Stromquelle zum kontinuierlichen Aufladen auf eine Referenzspannung schaltbar.The reference capacitor (C REF ) is preferably switchable via a second controllable switch to the current source for continuous charging to a reference voltage.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers ist eine Schaltersteuerlogik vorgesehen, die die steuerbaren Schalter in Abhängigkeit von dem digitalen Ausgangssignal (D) ansteuert.at a preferred embodiment a time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter a switch control logic is provided which controls the controllable switch dependent on from the digital output signal (D).

Die Stromquellen werden vorzugsweise durch Transistoren gebildet, an deren Steuerelektroden jeweils ein Biasstrom anliegt.The Power sources are preferably formed by transistors on whose control electrodes in each case a bias current is applied.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers ist der Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler voll differentiell aufgebaut.at a particularly preferred embodiment the continuous-time invention Sigma-delta analog-to-digital converter the sigma-delta analog-to-digital converter is fully differential.

Die steuerbaren Schalter werden bei einer bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise durch Transistoren gebildet.The controllable switches are in a preferred embodiment preferably formed by transistors.

Im weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.in the others are preferred embodiments the continuous-time invention Sigma-delta analog-to-digital converter with reference to the attached Figures for explanation features essential to the invention described.

Es zeigenIt demonstrate

1 einen ersten Sigma-Delta-Modulator nach dem Stand der Technik; 1 a first sigma-delta modulator according to the prior art;

2 einen weiteren Sigma-Delta-Modulator nach dem Stand der Technik; 2 another sigma-delta modulator according to the prior art;

3 NRZ-Approximationssignale für den Rückkoppelzweig eines Sigma-Delta-Analog-Modulators; 3 NRZ approximation signals for the feedback branch of a sigma-delta analog modulator;

4 RZ-Approximationssignale für den Rückkoppelzweig eines Sigma-Delta-Modulators; 4 RZ approximation signals for the feedback branch of a sigma-delta modulator;

5 einen Sigma-Delta-Modulator nach dem Stand der Technik mit einem geschalteten Kondensator im Rückkoppelzweig; 5 a sigma-delta modulator of the prior art with a switched capacitor in the feedback branch;

6 einen weiteren Sigma-Delta-Modulator nach dem Stand der Technik mit einem geschalteten Kondensator im Rückkoppelzweig; 6 another sigma-delta modulator of the prior art with a switched capacitor in the feedback branch;

7 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sigma-Delta-Modulators; 7 a first embodiment of the sigma-delta modulator according to the invention;

8 Signaldiagramme zur Erläuterung der Funktionsweise des in 7 dargestellten Sigma-Delta-Modulators gemäß der Erfindung; 8th Signal diagrams explaining the operation of the in 7 illustrated sigma-delta modulator according to the invention;

9 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sigma-Delta-Modulators; 9 a preferred embodiment of the sigma-delta modulator according to the invention;

10 Signaldiagramme zur Erläuterung der Funktionsweise der in 9 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sigma-Delta-Modulators. 10 Signal diagrams explaining the operation of in 9 illustrated preferred embodiment of the sigma-delta modulator according to the invention.

7 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sigma-Delta-Modulators 1. Der Sigma-Delta-Modulator 1 weist einen Signaleingang 2 zum Anlegen eines analogen Eingangssignals E auf. Das analoge Signal E wird einem analogen Filter 3 zugeführt, das bei der in 7 dargestellten Ausführungsform aus einem Integratorschaltkreis besteht. Der Integrator 3 enthält einen Widerstand 4, der über eine Leitung 5 mit einem invertierenden Signaleingang 6 eines Operationsverstärkers 7 verbunden ist. Ein nicht invertierender Signaleingang 8 des Operationsverstärkers 7 ist an Masse GND angeschlossen. Der Operationsverstärker 7 weist einen Signalausgang 9 auf, der über eine Leitung 10 mit einem Eingang 11 eines Quantisierers 12 verbunden ist. An einem Knoten 13 wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 7 über einen Kondensator 14 an einen Knoten 15 rückgekoppelt, der an den invertierenden Signaleingang 6 des Operationsverstärkers 7 angeschlossen ist. 7 shows a first embodiment of the sigma-delta modulator according to the invention 1 , The sigma-delta modulator 1 has a signal input 2 for applying an analog input signal E on. The analog signal E becomes an analog filter 3 supplied at the in 7 embodiment shown consists of an integrator circuit. The integrator 3 contains a resistor 4 who has a lead 5 with an inverting signal input 6 an operational amplifier 7 connected is. A non-inverting signal input 8th of the operational amplifier 7 is connected to ground GND. The operational amplifier 7 has a signal output 9 up, over a wire 10 with an entrance 11 of a quantizer 12 connected is. At a node 13 becomes the output signal of the operational amplifier 7 over a capacitor 14 to a node 15 fed back to the inverting signal input 6 of the operational amplifier 7 connected.

Der Quantisierer 12 weist einen Taktsignaleingang 16 auf zum Anlegen eines Taktsignals CLK. Der Quantisierer 12 quantisiert das durch das analoge Filter 3 abgegebene gefilterte Analogsignal zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals (D), welches von einem digitalen Ausgang 17 des Quantisierers 12 über eine interne Leitung 18 an einen Digitalausgang 19 des Sigma-Delta-Modulators 1 abgegeben wird. An einem Knoten 20 wird das digitale Ausgangssignal (D) abgezweigt und über eine Rückkoppelleitung 21 einer Schaltersteuerlogik 22 zugeführt. Bei dem Quantisierer 12 handelt es sich bei einer Ausführungsform um einen Komparator, der ein digitales Ausgangssignal (D) mit einem Bit Auflösung liefert. Bei alternativen Ausführungsformen weist der Quantisierer 12 mehrere Quantisierungsstufen auf und liefert ein mehrere Bit umfassendes digitales Ausgangssignal (D). Die Rückkopplung des digitalen Ausgangssignals (D) erfolgt dann über parallel verschaltete Kondensatorzweige.The quantizer 12 has a clock signal input 16 to apply a clock signal CLK. The quantizer 12 quantizes that through the analog filter 3 output filtered analog signal for generating a digital output signal (D), which from a digital output 17 of the quantizer 12 via an internal line 18 to a digital output 19 of the sigma-delta modulator 1 is delivered. At a node 20 the digital output signal (D) is diverted and via a feedback line 21 a switch control logic 22 fed. At the quantizer 12 one embodiment is a comm parator, which provides a digital output signal (D) with a bit resolution. In alternative embodiments, the quantizer 12 several quantization levels and provides a multi-bit digital output signal (D). The feedback of the digital output signal (D) then takes place via parallel-connected capacitor branches.

Die Schaltersteuerlogik 22 weist einen Taktsignaleingang 23 zum Anlegen des Taktsignals CLK auf. Die Schaltersteuerlogik 22 steuert über eine erste Steuerleitung 24 einen ersten steuerbaren Schalter 25 und über eine zweite Steuerleitung 26 einen zweiten steuerbaren Schalter 27 an. Die beiden Schalter 25, 27 sind mit einem Referenzkondensator 28 verbunden. Der Referenzkondensator 28 ist über den ersten steuerbaren Schalter 25 über eine Leitung 29 an einen Knoten 30 schaltbar, wobei der Knoten 30 an den invertierenden Signaleingang 6 des Operationsverstärkers 7 angeschlossen ist.The switch control logic 22 has a clock signal input 23 for applying the clock signal CLK. The switch control logic 22 controls via a first control line 24 a first controllable switch 25 and via a second control line 26 a second controllable switch 27 at. The two switches 25 . 27 are with a reference capacitor 28 connected. The reference capacitor 28 is over the first controllable switch 25 over a line 29 to a node 30 switchable, the node 30 to the inverting signal input 6 of the operational amplifier 7 connected.

Der erste steuerbare Schalter 25 schaltet in Abhängigkeit des über die Leitung 24 empfangenen Steuersignals (CRTL-S25) den Referenzkondensator 28 in einer ersten Schalterstellung (a1) an Masse und in einer zweiten Schalterstellung (b1) an den Knoten 30. Befindet sich der erste steuerbare Schalter 25 in der ersten Schalterstellung (a1), wird der Referenzkondensator 28 in einer Vorbereitungsphase VP vorgeladen.The first controllable switch 25 switches depending on the line 24 received control signal (C RTL-S25 ) the reference capacitor 28 in a first switch position (a 1 ) to ground and in a second switch position (b 1 ) to the node 30 , Is the first controllable switch 25 in the first switch position (a 1 ), the reference capacitor becomes 28 summoned in a preparatory phase VP.

Der zweite steuerbare Schalter 27 schaltet in Abhängigkeit des über die Steuerleitung 26 empfangenen zweiten Steuersignals (CRTL-S27) den Referenzkondensator 28 in einer ersten Schalterstellung (a2) an eine erste reale Stromquelle 31 und in einer zweiten Schalterstellung (b2) an eine zweite reale Stromquelle 32.The second controllable switch 27 switches depending on the over the control line 26 received second control signal (C RTL-S27 ) the reference capacitor 28 in a first switch position (a 2 ) to a first real power source 31 and in a second switch position (b 2 ) to a second real power source 32 ,

Bei einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform enthält der Sigma-Delta-Modulator 1 nur eine erste Stromquelle 31 und der zweite Schalter 27 schaltet in der zweiten Schalterstellung (b2) den Referenzkondensator 28 an Masse (GND).In another embodiment (not shown), the sigma-delta modulator is included 1 only a first power source 31 and the second switch 27 switches in the second switch position (b 2 ) the reference capacitor 28 to ground (GND).

Bei einer weiteren (nicht dargestellten) Ausführungsform ist parallel zu der mindestens einen Stromquelle 31, 32, die zum Vorladen des Referenzkondensators 28 in einer Vorbereitungsphase VP vorgesehen ist, ein zusätzlicher steuerbarer Schalter verschaltet. Durch Schließen von diesem Schalter ist es möglich in der Vorbereitungsphase VP den Kondensator 28 schlagartig auf die an der entsprechenden Stromquelle 31, 32 angeschlossenen Referenzspannung (+VREF, –VREF) vorzuladen. Hierdurch kann die für die Vorbereitungsphase VP benötigte Vorladezeit erheblich reduziert werden und die Integrationsphase IP entsprechend ausgedehnt werden.In another embodiment (not shown) is parallel to the at least one power source 31 . 32 used to pre-charge the reference capacitor 28 is provided in a preparation phase VP, an additional controllable switch interconnected. By closing this switch, it is possible in the preparation phase VP the capacitor 28 abruptly on the at the corresponding power source 31 . 32 pre-charged reference voltage (+ V REF , -V REF ). As a result, the precharging time required for the preparation phase VP can be considerably reduced and the integration phase IP can be expanded accordingly.

Der Referenzkondensator 28 ist durch die erste Stromquelle 31 zur Verschiebung einer konstanten Ladung (Q) zu dem Knoten 30 des analogen Filters 3 auf eine Referenzspannung (+VRef) kontinuierlich aufladbar. Dabei erfolgt die Verschiebung der konstanten Ladung (Q) zu bzw. von dem Knoten 30 des analogen Filters 3 gesteuert durch die Schaltersteuerlogik 22 in Abhängigkeit von dem digitalen Ausgangssignal (D) des Quantisierers 12.The reference capacitor 28 is through the first power source 31 for shifting a constant charge (Q) to the node 30 of the analog filter 3 continuously rechargeable to a reference voltage (+ V ref ). In this case, the displacement of the constant charge (Q) to or from the node takes place 30 of the analog filter 3 controlled by the switch control logic 22 depending on the digital output signal (D) of the quantizer 12 ,

In einem ersten logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals (D = 1) wird die konstante Ladung (Q) bzw. das Ladungspaket zu dem Signaleingang des analogen Filters 3 verschoben. In einem zweiten logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals (D = 0) wird die konstante Ladung (Q) von dem Signaleingang des analogen Filters 3 abgezogen. Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform des Sigma-Delta-Modulators 1 ist die zweite Stromquelle 32 vorgesehen, durch die der Referenzkondensator 28 zum Entzug der konstanten Ladung (Q) von dem Signaleingang des analogen Filters 3 kontinuierlich auf eine zweite Referenzspannung (–VRef) ladbar ist.In a first logic state of the digital output signal (D = 1), the constant charge (Q) or the charge packet becomes the signal input of the analog filter 3 postponed. In a second logic state of the digital output signal (D = 0), the constant charge (Q) from the signal input of the analog filter 3 deducted. At the in 7 illustrated embodiment of the sigma-delta modulator 1 is the second power source 32 provided by the reference capacitor 28 for removing the constant charge (Q) from the signal input of the analog filter 3 continuously loadable to a second reference voltage (-V Ref ).

8 verdeutlicht die Funktionsweise des in 7 dargestellten Sigma-Delta-Modulators 1 gemäß der Erfindung für eine Ausgangsbitfolge D = „0 1 1 0”. 8th clarifies the functioning of the in 7 shown sigma-delta modulator 1 according to the invention for an output bit sequence D = "0 1 1 0".

8a zeigt das Steuersignal CRTL-S1 für den ersten steuerbaren Schalter 25, welches durch die durch ein Taktsignal CLK getaktete Schaltersteuerlogik 22 in Abhängigkeit von dem digitalen Ausgangssignal (D) generiert wird. 8a shows the control signal CRTL-S1 for the first controllable switch 25 which is controlled by the switch control logic clocked by a clock signal CLK 22 is generated in response to the digital output signal (D).

8b zeigt das zweite Steuersignal CRTL-S2 für den zweiten steuerbaren Schalter 27, das ebenfalls durch die Schaltersteuerlogik 22 in Abhängigkeit von einem digitalen Ausgangssignal (D) generiert wird. Ein minimaler Zeitversatz stellt sicher, dass der zweite Schalter 27 nicht vor dem ersten Schalter 25 umschaltet. 8b shows the second control signal CRTL-S2 for the second controllable switch 27 which is also controlled by the switch control logic 22 is generated in response to a digital output signal (D). A minimal time offset ensures that the second switch 27 not before the first switch 25 switches.

Der erfindungsgemäße Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler 1, wie er in 7 dargestellt ist, arbeitet in zwei Phasen. In einer Vorbereitungsphase VP wird der Referenzkondensator 28 vorgeladen und in einer Integrationsphase IP wird anschließend der Referenzkondensator 28 umgeladen, wobei ein Ladungspaket mit einer konstanten Ladung Q in Abhängigkeit von dem logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals D hin zu dem Summationsknoten 30 verschoben oder von dem Summationsknoten 30 abgezogen wird.The sigma-delta analog-to-digital converter according to the invention 1 as he is in 7 shown works in two phases. In a preparation phase VP, the reference capacitor becomes 28 summoned and in an In Integration phase IP then becomes the reference capacitor 28 reloaded, wherein a charge packet with a constant charge Q in response to the logic state of the digital output signal D toward the summation node 30 moved or from the summation node 30 is deducted.

Der erste steuerbare Schalter 25 wird in Abhängigkeit von dem Taktsignal CLK zwischen seinen beiden Schalterstellungen a1, b1 hin und her geschaltet. Dabei befindet sich der erste steuerbare Schalter 25 in der Vorbereitungsphase VP in der Schalterstellung a1 und in der Integrationsphase IP in der Schalterstellung b1. In der Vorbereitungsphase VP verbindet somit der steuerbare erste Schalter 25 den Referenzkondensator 28 auf einer Seite mit dem Bezugspotenzial GND.The first controllable switch 25 is switched in response to the clock signal CLK between its two switch positions a 1 , b 1 back and forth. This is the first controllable switch 25 in the preparation phase VP in the switch position a 1 and in the integration phase IP in the switch position b 1 . In the preparation phase VP thus connects the controllable first switch 25 the reference capacitor 28 on one side with the reference potential GND.

Der zweite steuerbare Schalter 27 wird in Abhängigkeit von dem logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals D zwischen den Schalterstellungen a2, b2 geschaltet.The second controllable switch 27 is switched as a function of the logic state of the digital output signal D between the switch positions a 2 , b 2 .

Dabei wird in einem ersten logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals D der Schalter 27 in der Vorbereitungsphase VP in die Schalterstellung a2 geschaltet und von dort in der Integrationsphase IP in die Schalterstellung b2 umgeschaltet. Weist das digitale Ausgangssignal D einen zweiten logischen Zustand auf, wird der Schalter 27 umgekehrt in der Vorbereitungsphase VP in die Schalterstellung b2 geschaltet und von dort in der Integrationsphase IP in die Schalterstellung a2 verbracht. Der erste logische Zustand des Ausgangsbits führt somit zu einer negativen Signalflanke und der zweite logische Zustand zu einer positiven Signalflanke am Referenzkondensator 28. Infolgedessen wird in dem ersten logischen Zustand eine konstante Ladung Q von dem Summationsknoten 30 über den geschlossenen Schalter 25 abgezogen und in einem zweiten logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals eine konstante Ladung zu dem Summationsknoten 30 über den geschlossenen Schalter 25 hin verschoben.In this case, in a first logic state of the digital output signal D, the switch 27 switched in the preparation phase VP in the switch position a 2 and switched from there in the integration phase IP in the switch position b 2 . If the digital output signal D has a second logic state, the switch becomes 27 conversely switched in the preparation phase VP in the switch position b 2 and spent from there in the integration phase IP in the switch position a 2 . The first logic state of the output bit thus leads to a negative signal edge and the second logic state to a positive signal edge on the reference capacitor 28 , As a result, in the first logic state, a constant charge Q from the summation node 30 over the closed switch 25 deducted and in a second logic state of the digital output signal, a constant charge to the summation node 30 over the closed switch 25 postponed.

Die folgende Tabelle zeigt die Schalterstellungen der Schalter 25, 27 in der Vorbereitungsphase VP und Integrationsphase IP des Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers 1 gemäß 7. Schalter S25 Schalter S27 (D = 0) Schalter S27 (D = 1) Vorbereitungsphase a1 a2 b2 Integrationsphase b1 b2 a2 The following table shows the switch settings of the switches 25 . 27 in the preparation phase VP and integration phase IP of the sigma-delta analog-to-digital converter 1 according to 7 , Switch S25 Switch S27 (D = 0) Switch S27 (D = 1) preparatory phase a 1 a 2 b 2 integration phase b 1 b 2 a 2

An dem invertierenden Signaleingang 6 treten aufgrund der kontinuierlichen Ladevorgänge an dem Referenzkondensator 28, die durch die realen Stromquellen 31, 32 bewirkt werden, keine Spannungssprünge ΔU auf. Der Spannungsverlauf an dem Referenzkondensator 28 ist, wie in 8d dargestellt, kontinuierlich. Es kommt somit zu keinen Spannungssprüngen an dem virtuellen Signaleingang 6 des Operationsverstärkers 7. Bei dem erfindungsgemäßen Sigma-Delta-Modulator 1 ist es daher möglich, relativ langsam arbeitende Operationsverstärker 7 einzusetzen, die einen entsprechend geringen Strom- bzw. Leistungsverbrauch aufweisen.At the inverting signal input 6 occur due to the continuous charging of the reference capacitor 28 passing through the real power sources 31 . 32 caused, no voltage jumps .DELTA.U on. The voltage curve at the reference capacitor 28 is how in 8d shown, continuous. There is thus no voltage jumps at the virtual signal input 6 of the operational amplifier 7 , In the sigma-delta modulator according to the invention 1 It is therefore possible, relatively slowly operating operational amplifier 7 use, which have a correspondingly low power consumption.

Aufgrund des umladbaren Referenzkondensators 28 im Rückkoppelzweig ist zudem der erfindungsgemäße Sigma-Delta-Modulator 1 unempfindlich gegenüber Schwankungen des Taktsignals Clk, da die zu dem Summationspunkt 30 verschobene, bzw. von dem Summationspunkt 30 abgezogene Ladung (Q) aufgrund der exponentiell abfallenden Entladekurve auch bei auftretenden Taktsignalschwankungen bzw. Taktjitter weitestgehend konstant bleibt.Due to the reloadable reference capacitor 28 in the feedback branch is also the sigma-delta modulator according to the invention 1 insensitive to variations in the clock signal Clk since that to the summation point 30 shifted, or from the summation point 30 withdrawn charge (Q) remains largely constant due to the exponentially decaying discharge curve even when occurring clock signal fluctuations or clock jitter.

Der erfindungsgemäße Sigma-Delta-Modulator 1, wie er in 7 dargestellt ist, weist somit einen geringen Leistungsverbrauch auf und ist gleichzeitig unempfindlich gegenüber Taktsignaljitter.The sigma-delta modulator according to the invention 1 as he is in 7 is thus low in power consumption and at the same time insensitive to clock signal jitter.

8e zeigt die alternierend auftretenden Integrationsphasen (IP) und Vorbereitungsphasen (VP) bei dem erfindungsgemäßen Analog-Digital-Wandler. 8e shows the alternating occurring phases of integration (IP) and preparation phases (VP) in the analog-to-digital converter according to the invention.

9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers 1. Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform ist der Sigma-Delta-Modulator 1 voll differentiell aufgebaut. 9 shows a preferred embodiment of the time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to the invention 1 , At the in 9 The illustrated embodiment is the sigma-delta modulator 1 fully differentially constructed.

10 zeigt Signaldiagramme zur Erläuterung der Funktionsweise des in 9 dargestellten, voll differentiell aufgebauten Sigma-Delta-Modulators 1 für eine beispielhafte digitale Ausgangsbitfolge (D = „0 1 1 0”) am Ausgang des Quantisierers 12. Die erster steuerbaren Schalter 25a, 25b enthalten jeweils Schalter S1A – 1, S1A – 2 bzw. S1B – 1, S1B – 2 die komplementär in Abhängigkeit von dem anliegenden Steuersignal geschaltet werden. Wenn S1A – 1 geschlossen ist, ist der Schalter S1A – 2 offen und umgekehrt. Wenn der Schalter S1B – 1 offen ist, ist der Schalter S1B – 2 geschlossen und umgekehrt. 10 shows signal diagrams explaining the operation of the in 9 shown, fully differentially constructed sigma-delta modulator 1 for an exemplary digital bitstream sequence (D = "0 1 1 0") at the output of the quantizer 12 , The first controllable switch 25a . 25b In each case, switches S1A - 1, S1A - 2 or S1B - 1, S1B - 2, which are complementary in function of the applied control signal be switched. When S1A-1 is closed, switch S1A-2 is open and vice versa. When switch S1B-1 is open, switch S1B-2 is closed and vice versa.

Wie man aus 10e, 10f erkennen kann, transferieren die Referenzkondensatoren 28A, 28B Ladungspakete stets in entgegengesetzter Richtung an einen Eingang des Operationsverstärkers 7. Die Referenzkondensatoren 28A, 28B schieben alternierend Ladungspakete mit einer konstanten Ladung Q von der jeweiligen Stromquelle 31A, 31B über den zugehörigen Schalter 27A, 27B hin zu den Summationsknoten 30A, 30B.How to get out 10e . 10f can recognize, transfer the reference capacitors 28A . 28B Charge packages always in the opposite direction to an input of the operational amplifier 7 , The reference capacitors 28A . 28B alternately push charge packets with a constant charge Q from the respective power source 31A . 31B via the associated switch 27A . 27B towards the summation node 30A . 30B ,

Bei der in 9 gezeigten bevorzugten Ausführungsform bestehen zwei Kombinationen von Schalterstellungen.At the in 9 shown preferred embodiment, there are two combinations of switch positions.

In der ersten Schalterstellungskombination sind der Schalter S1A – 1 und der Schalter S1B – 2 geschlossen, während die Schalter S1A – 2 und S1B – 1 geöffnet sind.In the first switch position combination are the switches S1A - 1 and the switch S1B - 2 closed while the switches S1A - 2 and S1B - 1 open are.

Bei der zweiten Schalterstellungskombination sind der Schalter S1B – 1 und der Schalter S1A – 2 geschlossen, während die Schalter S1B – 2 und S1A – 1 geöffnet sind.at the second switch position combination are the switch S1B - 1 and the switch S1A - 2 closed while the switches S1B - 2 and S1A - 1 open are.

Da die Referenzkondensatoren 28A, 28B alternierend Ladungen Q in Richtung auf den Operationsverstärker 7 verschieben, wird die bisherige Schalterstellungskombination beibehalten, wenn die Ausgangsdatenbitfolge am Ausgang des Quantisierers 12 einen logischen Zustandswechsel, D = ”0 1” bzw. D = ”1 0” aufweist. Wie man in 10 erkennen kann bleiben die Schalterstellungen bei den Datenübergängen D = ”0 1” und D = ”1 0” konstant.Because the reference capacitors 28A . 28B alternately charges Q toward the operational amplifier 7 shift, the previous switch position combination is maintained when the output data bit sequence at the output of the quantizer 12 a logical state change, D = "0 1" or D = "1 0". How to get in 10 can recognize the switch positions remain constant at the data transitions D = "0 1" and D = "1 0".

Kommt es am Datenausgang des Quantisierers 12 zu keinem Zustandswechsel, wird die bestehende Schalterkombination gewechselt, d. h. die Schalter S1A – 1, S1A – 2, S1B – 1, S1B – 2 schalten von ihrem bisherigen Schaltzustand in den jeweils komplementären Schaltzustand. Beispielsweise geschieht dies, wie in 10 erkennbar, wenn das digitale Ausgangssignal D eine Folge von zwei aufeinanderfolgende Ausgangsbits mit einem logisch gleichen Wert 1 (D = ”..11..”) aufweist.Does it come at the data output of the quantizer 12 to no state change, the existing switch combination is changed, ie the switches S1A - 1, S1A - 2, S1B - 1, S1B - 2 switch from their previous switching state in the respective complementary switching state. For example, this happens as in 10 recognizable if the digital output signal D has a sequence of two consecutive output bits with a logically identical value 1 (D = "..11 ..").

Der Vorteil der in 9 dargestellten voll differentiell aufgebauten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sigma-Delta-Modulators 1 gegenüber der in 7 dargestellten Single-Ended-Ausführungsform des Sigma-Delta-Modulators 1 besteht darin, dass der voll differentiell aufgebaute Sigma-Delta-Modulator 1 gemäß 9 keine Vorbereitungsphase benötigt, sondern in jeder Taktphase des Taktsignals eine Integration durchführt. Während bei der in 7 dargestellten Ausführungsform in einer Vorbereitungsphase keine Ladungsverschiebung zu dem Summationsknoten 30 erfolgt und somit in dieser Zeit keine Integration durchgeführt werden kann, erfolgt bei der voll differentiellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sigma-Delta-Modulators 1 zu jedem Zeitpunkt eine Ladungsverschiebung an den Summationsknoten 30A, 30B, d. h. jeder Taktphase des Taktsignals CLK folgt eine In tegration. Man kann daher bei der in 9 dargestellten voll differentiellen Ausführungsform des Sigma-Delta-Modulators 1 mit noch langsamerem differentiell aufgebauten Operationsverstärker 7 arbeiten und somit den Strom- bzw. Leistungsverbrauch weiter senken.The advantage of in 9 illustrated fully differentially constructed embodiment of the sigma-delta modulator according to the invention 1 opposite to the 7 illustrated single-ended embodiment of the sigma-delta modulator 1 is that the fully differentially constructed sigma-delta modulator 1 according to 9 does not require a preparation phase, but performs an integration in each clock phase of the clock signal. While at the in 7 illustrated embodiment in a preparation phase no charge shift to the summation node 30 takes place and thus no integration can be carried out in this time, takes place in the fully differential embodiment of the sigma-delta modulator according to the invention 1 at any time a charge shift to the summation node 30A . 30B ie each clock phase of the clock signal CLK is followed by an integration. One can therefore at the in 9 shown fully differential embodiment of the sigma-delta modulator 1 with even slower differential operational amplifier 7 work and thus further reduce the power consumption.

Bei einem voll differentiell aufgebautem Sigma-Delta-Modulator 1 gemäß 9 arbeitet der linke Schaltungsteil und der rechte Schaltungsteil in unterschiedliche Richtungen. Zu Beginn eines jeden Taktzyklus werden die Referenzkondensatoren 28A, 28B in unterschiedliche Richtungen geladen.In a fully differential sigma-delta modulator 1 according to 9 the left circuit part and the right circuit part work in different directions. At the beginning of each clock cycle, the reference capacitors become 28A . 28B loaded in different directions.

Bei beiden in den 7, 9 dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen zeitkontinuierlichen Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandlers 1 sind Stromquellen 31, 32 in Reihe zu dem Referenzkondensator 28 geschaltet. Diese Stromquellen 31, 32 werden vorzugsweise durch Transistoren gebildet. Bei den Transistoren kann es sich. um Bipolar- oder Feldeffekttransistoren handeln. Die Steuerelektroden der Transistoren erhalten dabei einen Biasstrom IBIAS. Die aus Transistoren gebildeten Stromquellen 31, 32 begrenzen den Strom automatisch, wenn der Referenzkondensator 28 vollständig auf die Versorgungsreferenzspannung VREF aufgeladen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Sigma-Delta-Modulator 1 wird ein Stromimpuls generiert, dessen integrierte Transferladung Q unabhängig von Taktsignalschwankungen ist. Die gesamte verschobene bzw. transferierte Ladung Q pro Taktzyklus T ergibt sich aus dem Produkt der Kapazität CREF des Referenzkondensators 28 und der daran anliegenden Spannung ΔU.Both in the 7 . 9 illustrated embodiments of the inventive time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter 1 are power sources 31 . 32 in series with the reference capacitor 28 connected. These power sources 31 . 32 are preferably formed by transistors. The transistors may be. to act bipolar or field effect transistors. The control electrodes of the transistors receive a bias current I BIAS . The current sources formed by transistors 31 . 32 limit the current automatically when the reference capacitor 28 is fully charged to the supply reference voltage V REF . In the sigma-delta modulator according to the invention 1 a current pulse is generated whose integrated transfer charge Q is independent of clock signal fluctuations. The total displaced or transferred charge Q per clock cycle T results from the product of the capacitance C REF of the reference capacitor 28 and the voltage applied thereto ΔU.

11
Sigma-Delta-ModulatorSigma-delta modulator
22
analoger Signaleinganganalog signal input
44
Widerstandresistance
55
Leitungmanagement
66
invertierender Signaleinganginverting signal input
88th
nicht invertierender SignaleingangNot inverting signal input
99
Operationsverstärker, SignalausgangOperational amplifier, signal output
1010
Leitungmanagement
1111
Quantisierereingangquantizer
1313
Knotennode
1414
Integrierkondensatorintegrating
1515
TaktsignaleingangClock signal input
1717
Quantisiererausgangquantizer
1818
Leitungmanagement
1919
digitaler Signalausgangdigital signal output
2020
Knotennode
2121
Leitungmanagement
2222
SchaltersteuerlogikSwitch control logic
2323
TaktsignaleingangClock signal input
2424
Steuerleitungcontrol line
2525
Schalterswitch
2626
Steuerleitungcontrol line
2727
Schalterswitch
2828
Referenzkondensatorreference capacitor
2929
Leitungmanagement
3030
SummationsknotenSumming node
3131
Stromquellepower source
3232
Stromquellepower source

Claims (11)

Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler zur Umwandlung eines analogen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal (D) mit: (a) mindestens einem analogen Integrator (3), der einen Operationsverstärker (7) aufweist, welcher ein Differenzsignal zwischen dem analogen Eingangssignal und einem analogen Rückkoppelsignal integriert; (b) einem durch ein Taktsignal (CLK) getakteten Quantisierer (12), der das durch den Integrator (3) abgegebene integrierte analoge Signal zur Erzeugung des digitalen Ausgangssignals (D) quantisiert; und (c) mit einem Referenzkondensator (28), gekennzeichnet durch, (d) eine zu dem Referenzkondensator (28) in Reihe schaltbare Stromquelle (31), wobei durch die Stromquelle (31) in Abhängigkeit eines logischen Zustandes des digitalen Ausgangssignals (D) zum kontinuierlichen Laden des Referenzkondensators (28) auf eine Referenzspannung eine konstante Ladung (Q) verschoben wird, wobei durch den kontinuierlichen Ladevorgang an dem Referenzkondensator (28) Spannungssprünge (ΔU) an einem Signaleingang (6) des in dem analogen Integrator (3) vorgesehenen Operationsverstärkers (7) vermieden werden.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter for converting an analog input signal into a digital output signal (D) comprising: (a) at least one analogue integrator ( 3 ), which is an operational amplifier ( 7 ) which integrates a difference signal between the analog input signal and an analog feedback signal; (b) a quantizer clocked by a clock signal (CLK) ( 12 ) by the integrator ( 3 ) quantized integrated analog signal for generating the digital output signal (D); and (c) with a reference capacitor ( 28 ), characterized by, (d) one to the reference capacitor ( 28 ) in series switchable power source ( 31 ), whereby by the current source ( 31 ) in response to a logic state of the digital output signal (D) for continuously charging the reference capacitor ( 28 ) is shifted to a reference voltage a constant charge (Q), wherein by the continuous charging process to the reference capacitor ( 28 ) Voltage jumps (ΔU) at a signal input ( 6 ) of the analog integrator ( 3 ) provided operational amplifier ( 7 ) be avoided. Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals (D = 1) die konstante Ladung (Q) zu dem analogen Integrator (3) verschoben wird und dass in einem zweiten logischen Zustand des digitalen Ausgangssignals (D = 0) die konstante Ladung (Q) von dem analogen Integrator (3) abgezogen wird.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 1, characterized in that in a first logic state of the digital output signal (D = 1) the constant charge (Q) to the analog integrator ( 3 ) and that in a second logic state of the digital output signal (D = 0), the constant charge (Q) from the analog integrator ( 3 ) is deducted. Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Stromquelle (32) vorgesehen ist, durch die der Referenzkondensator (28) zum Entzug einer konstanten Ladung (Q) von dem analogen Filter (3) kontinuierlich auf eine zweite Referenzspannung ladbar ist.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 1 or 2, characterized in that a second current source ( 32 ) is provided, through which the reference capacitor ( 28 ) for removing a constant charge (Q) from the analog filter ( 3 ) is continuously loadable to a second reference voltage. Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Quantisierer (12) mehrere Quantisierungsstufen aufweist.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 1 to 3, characterized in that the quantizer ( 12 ) has multiple quantization levels. Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzkondensator (28) über einen ersten steuerbaren Schalter (25) an den analogen Integrator (3) schaltbar ist.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 1 to 4, characterized in that the reference capacitor ( 28 ) via a first controllable switch ( 25 ) to the analog integrator ( 3 ) is switchable. Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzkondensator (28) über einen zweiten steuerbaren Schalter (27) an die Stromquelle (31) zum kontinuierlichen Aufladen auf die Referenzspannung schaltbar ist.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 1 to 5, characterized in that the reference capacitor ( 28 ) via a second controllable switch ( 27 ) to the power source ( 31 ) is switchable to the reference voltage for continuous charging. Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltersteuerlogik (22) vorgesehen ist, die die steuerbaren Schalter (25, 27) in Abhängigkeit von dem digitalen Ausgangssignal (D) ansteuert.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 5 and 6, characterized in that a switch control logic ( 22 ), which controls the controllable switches ( 25 . 27 ) in response to the digital output signal (D). Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquellen (31, 32) durch Transistoren gebildet sind, an deren Steuerelektroden jeweils ein Biasstrom anliegt.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 1 to 7, characterized in that the current sources ( 31 . 32 ) are formed by transistors, at the control electrodes in each case a bias current is applied. Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler (1) voll differentiell aufgebaut ist.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 1 to 8, characterized in that the sigma-delta analog-to-digital converter ( 1 ) is fully differentially constructed. Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Schalter (25, 27) Transistoren sind.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to Claims 5 and 6, characterized in that the controllable switches ( 25 . 27 ) Are transistors. Zeitkontinuierlicher Sigma-Delta-Analog-Digital-Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Stromquellen (31, 32) jeweils ein Schalter vorgesehen ist, durch den der Referenzkondensator (28) in einer Vorbereitungsphase (VP) an eine Referenzspannung schaltbar ist.Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter according to claim 3, characterized in that parallel to the current sources ( 31 . 32 ) is provided in each case a switch through which the reference capacitor ( 28 ) in a preparation phase (VP) to a reference voltage is switchable.
DE102004009611A 2004-02-27 2004-02-27 Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter Expired - Fee Related DE102004009611B4 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004009611A DE102004009611B4 (en) 2004-02-27 2004-02-27 Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter
CNB2005100656223A CN100517977C (en) 2004-02-27 2005-02-25 Time continuous sigma-delta-analog-digital-converter
US11/067,602 US7142143B2 (en) 2004-02-27 2005-02-26 Time-continuous sigma/delta analog-to-digital converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004009611A DE102004009611B4 (en) 2004-02-27 2004-02-27 Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102004009611A1 DE102004009611A1 (en) 2005-09-22
DE102004009611B4 true DE102004009611B4 (en) 2010-01-14

Family

ID=34877162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004009611A Expired - Fee Related DE102004009611B4 (en) 2004-02-27 2004-02-27 Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7142143B2 (en)
CN (1) CN100517977C (en)
DE (1) DE102004009611B4 (en)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10247133B4 (en) * 2002-10-09 2009-12-31 Infineon Technologies Ag Controlled current source, in particular for digital-to-analog converters in continuous-time sigma-delta modulators
US6930624B2 (en) * 2003-10-31 2005-08-16 Texas Instruments Incorporated Continuous time fourth order delta sigma analog-to-digital converter
DE102006004012B3 (en) * 2006-01-27 2007-09-13 Xignal Technologies Ag Time-continuous delta-sigma analog-to-digital converter with operational amplifiers
DE102006004212B4 (en) 2006-01-30 2009-09-24 Xignal Technologies Ag Delta-sigma analog-to-digital converters and methods for delta-sigma analog-to-digital conversion with offset compensation
KR100804645B1 (en) * 2006-11-07 2008-02-20 삼성전자주식회사 Continuous time delta-sigma modulator with self cut-off current dac
CN100417026C (en) * 2006-12-01 2008-09-03 北京航空航天大学 A/D converter
US7414557B2 (en) * 2006-12-15 2008-08-19 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for feedback signal generation in sigma-delta analog-to-digital converters
US7791520B2 (en) * 2007-04-23 2010-09-07 Qualcomm Incorporated Low power, low noise digital-to-analog converter reference circuit
GB2452524A (en) 2007-09-06 2009-03-11 Cambridge Silicon Radio Ltd A jitter insensitive sigma-delta modulator
WO2009031886A2 (en) * 2007-09-07 2009-03-12 Fujifilm Manufacturing Europe B.V. Method and apparatus for atomic layer deposition using an atmospheric pressure glow discharge plasma
US7479910B1 (en) 2007-09-26 2009-01-20 Medtronic, Inc. Capacitive digital-to-analog converter reset in an implantable medical device analog-to-digital converter
US7474247B1 (en) 2007-09-26 2009-01-06 Medtronic, Inc. Detecting overloading of an analog-to-digital converter of an implantable medical device
US7714757B2 (en) * 2007-09-26 2010-05-11 Medtronic, Inc. Chopper-stabilized analog-to-digital converter
US7623053B2 (en) * 2007-09-26 2009-11-24 Medtronic, Inc. Implantable medical device with low power delta-sigma analog-to-digital converter
US7986250B2 (en) * 2008-10-15 2011-07-26 The Regents Of The University Of California Nonlinearity robust successive requantizer
US7961125B2 (en) * 2008-10-23 2011-06-14 Microchip Technology Incorporated Method and apparatus for dithering in multi-bit sigma-delta digital-to-analog converters
CN103069719B (en) * 2010-07-08 2016-10-05 密克罗奇普技术公司 Use the two-stage gain calibration for switching type capacitor device sigma-delta modulator and the scalable scheme of chopper voltage reference
CN102158230A (en) * 2011-03-11 2011-08-17 苏州易能微电子科技有限公司 Analog to digital converter (ADC) circuit
US8384575B1 (en) * 2011-08-15 2013-02-26 Freescale Semiconductor, Inc. Configurable continuous time sigma delta analog-to-digital converter
US9411987B2 (en) 2014-08-18 2016-08-09 Qualcomm Incorporated Low noise and low power passive sampling network for a switched-capacitor ADC with a slow reference generator
CN104184477B (en) * 2014-09-01 2017-10-03 长沙景嘉微电子股份有限公司 A kind of high-performance DAC-circuit for continuous type Sigma_Delta ADC
DE102014116599B4 (en) * 2014-11-13 2021-04-22 Idt Europe Gmbh Method and arrangement for setting an effective resolution of an output signal in incremental delta-sigma analog digital converters
CN104639168B (en) * 2015-02-15 2017-11-10 芯原微电子(上海)有限公司 Sigma Delta type analog-to-digital converter analog front circuits
US10290573B2 (en) * 2015-07-02 2019-05-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and electronic device
EP3139186B1 (en) * 2015-09-01 2018-08-01 Nxp B.V. Sensor circuit
US10128866B2 (en) * 2015-10-16 2018-11-13 Sony Semiconductor Solutions Corporation Fast current mode sigma-delta analog-to-digital converter
US10819366B1 (en) 2016-06-01 2020-10-27 Agency For Science, Technology And Research Delta sigma modulator for and method of generating a digital output voltage
US10075180B2 (en) * 2017-01-20 2018-09-11 Mediatek Inc. Circuits and methods for inter-symbol interference compensation
JP2019057759A (en) * 2017-09-19 2019-04-11 株式会社東芝 Amplifier circuit, ad converter, wireless communication device, and sensor system
CN108401122B (en) * 2018-03-28 2020-04-14 西安微电子技术研究所 High-precision DAC (digital-to-analog converter) for CMOS (complementary metal oxide semiconductor) image sensor
CN112166313B (en) * 2018-05-28 2022-06-21 希奥检测有限公司 Sensor device and method for operating a sensor device
CN115776301B (en) * 2023-02-10 2023-04-28 深圳市华普微电子股份有限公司 Calibration circuit for resistance-capacitance time constant of continuous time sigma-delta analog-to-digital converter

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2126156B1 (en) * 1971-02-25 1974-05-31 Ibm France
US5274375A (en) * 1992-04-17 1993-12-28 Crystal Semiconductor Corporation Delta-sigma modulator for an analog-to-digital converter with low thermal noise performance
KR20010023390A (en) * 1998-06-30 2001-03-26 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스 Receiver having integrated mixer and sigma-delta analog-to-digital conversion
JP2002532937A (en) * 1998-12-10 2002-10-02 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト Analog / digital converter
DE60015894T2 (en) * 1999-04-21 2005-12-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sigma-delta analog to digital converter
KR20020035586A (en) * 2000-07-07 2002-05-11 롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스 Sigma-delta modulator with an adjustable feedback factor
US6836228B1 (en) * 2002-11-20 2004-12-28 Xicor, Inc. Analog-to-digital converter with switched integrator
DE10327621B4 (en) * 2003-06-18 2009-10-15 Infineon Technologies Ag Circuit arrangement and method for reducing an adaptation error in a sigma-delta modulator
DE10331572B4 (en) * 2003-07-11 2005-06-09 Infineon Technologies Ag Sigma-delta converter arrangement

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GERFERS F. et al.: A Clock Jitter Insensitive Multibit DAC Architecture for High-Performance Low-Power Continuous-Time Sigma Delta Modulators. In: Proceedings of the 2003, 10th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, 14 17 Dec. 2003, Vol.3, S. 958-961 *
LUH L. et al.: Feed-Forward Gain Compensation for CMOS Continuous Time Sigma Delta Modulators. In: The 6th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, 5-8 Sept. 1999, Vol.3, S. 1685-1688 *
LUH L. et al.: Feed-Forward Gain Compensation for CMOS Continuous Time Sigma Delta Modulators. In: The 6th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, 5-8 Sept. 1999, Vol.3, S. 1685-1688 GERFERS F. et al.: A Clock Jitter Insensitive Multibit DAC Architecture for High-Performance Low-Power Continuous-Time Sigma Delta Modulators. In: Proceedings of the 2003, 10th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems, 14 17 Dec. 2003, Vol.3, S. 958-961 Ortmann, M., et.al.: A Continuous-Time Sigma-Delta Modulator with Switched Capacitor Controlled Current Mode Feedback. In: Solid-State Circuits Conference, 2003. ESSCIRC '03. Proceedings of the 29 th European Sept. 2003 Seiten 249-252 ISBN: 0-7803-7995-0
Ortmann, M., et.al.: A Continuous-Time Sigma-Delta Modulator with Switched Capacitor Controlled Current Mode Feedback. In: Solid-State Circuits Conference, 2003. ESSCIRC '03. Proceedings of the 29 th European Sept. 2003 Seiten 249-252 ISBN: 0-7803-7995-0 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN100517977C (en) 2009-07-22
US7142143B2 (en) 2006-11-28
CN1661923A (en) 2005-08-31
US20050206543A1 (en) 2005-09-22
DE102004009611A1 (en) 2005-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004009611B4 (en) Time-continuous sigma-delta analog-to-digital converter
DE3908314C2 (en)
DE19732840C2 (en) Pipeline analog-to-digital converter
DE112012000529B4 (en) Direct feedback for continuous time oversampled transducers
EP0396786B1 (en) Integrable sigma-delta modulator of the switched-capacitor type
DE102013211557B4 (en) SYSTEM AND METHOD FOR SWITCHING WITH SWITCHED CAPACITORS
DE102005057768B4 (en) Time-continuous delta-sigma analog-to-digital converter
US7136006B2 (en) Systems and methods for mismatch cancellation in switched capacitor circuits
US4851841A (en) Gain scaling of oversampled analog-to-digital converters
DE102005042710B4 (en) Device and method for the spectral shaping of a reference clock signal
DE60015894T2 (en) Sigma-delta analog to digital converter
DE69928875T2 (en) Delta sigma modulator with improved peak accuracy
DE102007054519A1 (en) Electronic circuit and continuous-time delta-sigma modulator
DE60212940T2 (en) COMPARISON OF DYNAMIC ELEMENTS IN A / D-CONVERTERS
DE102006002901B4 (en) Multi-bit sigma-delta converter
DE102014100656B4 (en) Time-continuous input stage
DE10341063B4 (en) Feedforward filter circuit
DE112013000937B4 (en) Method and device for separating the reference current from the input signal in a SIGMA-DELTA converter
DE4200729C2 (en) Low-distortion output stage for a digital / analog converter
DE19780640B3 (en) Low-power delta-sigma converter
EP0457749A1 (en) High-accuracy charge-balance analog-digital converter
EP0461282B1 (en) Oversampling analog/digital converter with noise shaping in switched capacitor techniques
DE19722434C1 (en) Highly linear digital/analog conversion device
WO2001011787A2 (en) Sigma-delta a/d converter
WO2006024317A1 (en) Sigma-delta analog-digital converter for an xdsl multistandard input stage

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee